機(jī)械專業(yè)-臥式數(shù)控車(chē)床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì)-wenkub
2022-12-18 08:46:36 本頁(yè)面
【正文】 師（職稱）： 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽(yáng)理工學(xué)院 Nanyang Institute of Technology 臥式數(shù)控車(chē)床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 1 臥式數(shù)控車(chē)床縱向工作臺(tái) 設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造及其自動(dòng)化專業(yè) [摘 要 ] CK20 數(shù)控車(chē)床是一種采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，外形美觀，結(jié)構(gòu)合理，用途廣泛，操作方便的機(jī)床。 [關(guān)鍵詞 ] 數(shù)控車(chē)床；工作臺(tái)； 三維造型； Horizontal Nc Lathe Workbench Longitudinal Design Mechanical Design andManufacturing and Automation Major FAN Kunjie Abstract: CK20 nc lathe is an electromechanical integration design, beautiful appearance, reasonable structure, convenient operation, widely used in machine tools. To realize the automatic control, can finish machining various parts of the internal and external circular, face, cutting, cone, the sphere and male, inch thread, taper thread etc. With plete power can, can send and receive various signal, automatic control process. For large, medium and small batch, many varieties and specifications of parts processing has strong adaptability, especially the conical surface processing, such as spherical shape parts can show it is with high efficiency, quality steady reliable fixed superiority. Key words:nc lathe。但是，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問(wèn)題 ，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場(chǎng)占有率等方面情況尤為突出。 在新世紀(jì)到來(lái)時(shí)，如何有效解決這些問(wèn)題，使我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪?guó)際競(jìng)爭(zhēng)中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開(kāi)發(fā)部門(mén)和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。 (2)數(shù)控機(jī)床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。 (4)可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。采用普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的要求。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 FMC（柔性制造單元）、 FMS（柔性制造系統(tǒng)） 以及 CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年普通機(jī)床的市場(chǎng)份額將不斷下滑 , 數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)會(huì)逐漸擴(kuò)大。當(dāng)時(shí)，一些高等院校、科研單位研制出試驗(yàn)性樣機(jī)，是從電子管起步的?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段，數(shù)控機(jī)床新開(kāi)發(fā)品種 300余種，已有一定的覆蓋面。 目前，中國(guó)機(jī)床工業(yè)廠多人眾。 總的來(lái)說(shuō)：數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)， 2021 年為 1991 年的 倍；進(jìn)口量增長(zhǎng)較快，達(dá) 29倍，出口量有所增加，但數(shù)目較小，為 ；數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量增加較快，達(dá) 倍。存在的主要問(wèn)題包括：缺乏象日本“機(jī)電法 ”、 “機(jī)信法 ”那樣的指引 ；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。提高數(shù)控系統(tǒng)的加工精度，一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。 （ 9）開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu) 20 世紀(jì) 90年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快地更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC 機(jī)豐富的軟硬件資源開(kāi)發(fā)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。 （ 2） 對(duì)于縱向 工作臺(tái) 的設(shè)計(jì)，主要要考慮滾珠絲桿副的計(jì)算選擇，對(duì)此采用參照滾珠絲桿的計(jì)算資料進(jìn)行計(jì)算選擇。床身的結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的布局有很大的影響。由于刀架水平放置，對(duì)提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度有好處，但床身下部空間小，排屑困難；刀架橫滑板較長(zhǎng)，加大了機(jī)床的寬度尺寸，影響外觀。 (2) 導(dǎo)軌 車(chē)床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。而全功能數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大 多采用無(wú)級(jí)變速。 這次設(shè)計(jì)中采用二級(jí)機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。為滿足這種要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)也需要高質(zhì)量的機(jī)械結(jié)構(gòu)與之匹配。 縱向工作臺(tái) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 目前數(shù)控車(chē)床的縱向和橫向多采用交流伺服電機(jī)， 進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)鏈采用滾珠絲杠、靜壓絲杠和無(wú)間隙齒輪副等，以盡量減小反向間隙。滾珠絲杠螺母副也有兩種循環(huán)方式，一種是外循環(huán)式，還有一種是內(nèi)循環(huán)式。這種支承 方式的特點(diǎn)是：剛度最高，只要軸承無(wú)間隙。 滾珠絲杠副的研究設(shè)計(jì) (1)主切削力計(jì)算 及主電機(jī)選擇 1)主切削力的計(jì)算 由 參考 文獻(xiàn)可知 ppzzz z z z zzxyz p v p p v p n ppp c t s k k k k k?? 料 31 臥式數(shù)控車(chē)床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 7 取 zpc =167 zpx = zpy = zpk料 = zpk? = znpk = 切削速度 取 zvpk = 查《車(chē)工工藝學(xué)》中級(jí)本： 45 鋼淬硬 (淬火及低溫回火 ),硬度 44HRC，單位切削力為 270 公斤 / 2m ( /s mm r? ),其切削用量范圍為 切削速度 9 0 ~ 1 0 5 / m invm? 切削深度 1~5t mm? 進(jìn)給 量 0. 1 ~ 0. 5 /s mm r? 切深 t取 5mm，進(jìn)給量取 ,代入 31得： 6 7 5 0 . 3 1 . 0 9 0 . 9 1 . 0 8 1 . 3 1 . 0 54 8 9 . 5 4 7 9 7zp N? ? ? ? ? ? ? ???公 斤 力 取 zF =4800 由《數(shù)控機(jī)床機(jī)器人 — 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》所示，進(jìn)給抗力 xF 和切深抗力 yF ，可以按以下比例分別求出： : : 1 : 0 .2 5 : 0 .4 4 8 0 0 : 1 2 0 0 : 1 9 2 0z x yF F F ?? 2)切削功率計(jì) 算： 由上所示，切削速度 v 取為 105 /minm ，根據(jù)公式 4 8 9 . 5 1 0 5 8 . 3 9 8 8 . 41 0 2 6 0 6 1 2 0zPvN k w?? ? ? ??切 削 根據(jù)公式 N N K? ???切 削 過(guò)電 機(jī) 查表取 ?? ， ?過(guò) 選電機(jī)功率為 11kw (2)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重初估 刀架：參考 31Ak 系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架主要規(guī)格及參數(shù)，初估刀架 (帶刀盤(pán) )毛重為 150kg ，1 9 .8 1 5 0 1 4 7 0GN? ? ? 刀架座：長(zhǎng) ?寬 ?高即 420 200 80( )mm?? 392 7. 85 10 9. 8 10 40 0 20 0 80G V g ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 8 0 4 0 0 0 3 5 1 6 .8 / m in1 0 0 0 1 0 0 0dnvm?? ??? ? ?臥式數(shù)控車(chē)床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 8 圓整后 2 520GN? 床鞍： ? ?60 0 30 0 10 0 mm? ? ? ? ?長(zhǎng) 寬 高 3 3 5 10 1 10 300 600 100 138 6G gV N? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上估算得總的重量為 G=2021+1386=3386N (3)初選滾珠絲杠 已知條件： 最大行程： 650mm 縱向定位精度： 0 .0 1 2 / 3 0 0mm mm? 失動(dòng)量： mm? ? 工作臺(tái)最高速度： max 15 / minvm? 查表選擇絲桿預(yù)期壽命： 15000hL ? 小時(shí) 電機(jī)直聯(lián)絲杠，最高轉(zhuǎn)速： m ax 200 0 / m innr? 初步考慮用滑動(dòng)導(dǎo)軌，摩擦系數(shù) ?? 絲杠用固定 —— 固定的安裝方式 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程： 由文獻(xiàn) [713]可知 步驟 1： 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)與絲桿直接相連，傳動(dòng)比為 1i? ，絲桿的最高工作轉(zhuǎn)速為 m a x 2 0 0 0 / m injn n r?? ，則絲桿的導(dǎo)程為： 取 ph =10（ mm） 步驟 2：確定絲杠等效轉(zhuǎn)速 最大進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速為： / 150 00 / 10 150 0 / m inm a x m a xn v p rh? ? ? 最小進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速： m in m in / 1 / 10 / m inhn v p r? ? ? 則絲杠的等效轉(zhuǎn)速為（ 122tt? ） m a x 1 m i n 212 1 0 0 0 / m in
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